4-甲氧基環己酮的合成研究

沈玉芳李方橋

(1.華爍科技股份有限公司,湖北武漢 430074;2.湖北三峽職業技術學院,湖北宜昌 443000)

4-甲氧基環己酮的合成研究

沈玉芳1李方橋2

(1.華爍科技股份有限公司,湖北武漢 430074;2.湖北三峽職業技術學院,湖北宜昌 443000)

以1,4-環己二酮-乙二醇縮酮為起始原料經兩步法合成了4-甲氧基環己酮,通過對各步產物進行IR,1HNMR和13CNMR表征,確證所合成的產物為目標產物。并對由1,4-二氧螺環[4,5]癸烷-8-醇合成1,4-二氧螺環[4,5]癸烷-8-醇甲醚的合成條件進行了優化,得到最佳反應條件為:以THF為溶劑,氫氧化鈉為催化劑,于反應溫度為0℃,反應的收率可達85.9%。

1,4-環己二酮-乙二醇縮酮;4-甲氧基環己酮;合成

0 引 言

4-甲氧基環己酮是一種重要的醫藥和農藥中間體[1-3],但國內幾乎沒有有關報道。本文在參考相關文獻[4-6]的基礎上選擇以1,4-環己二酮-乙二醇縮酮為原料經兩步法合成了4-甲氧基環己酮。合成路線如圖1所示。

圖1 4-甲氧基環己酮的合成路線

1 實 驗

1.1 主要試劑和實驗儀器

1,4-環己二酮-乙二醇縮酮(百靈威化學公司),NaBH4,對甲基苯磺酸,環己烷,NaHCO3,無水Na2SO4,NaH,MeI,NaHCO3均為分析純;乙酸乙酯,甲醇,THF,Et2O等溶劑均為工業級;磁力攪拌裝置(常州國立試驗設備研究所),旋轉蒸發儀(上海亞榮儀器)。

GC-9A氣相色譜儀(日本島津);紅外光譜儀(PerkinElmerSpectrumOne);BrukerAvance核磁共振儀,400MHZ。

1.2 實驗

1.2.1 1,4-二氧螺環[4,5]癸烷-8-醇的合成

250mL圓底三口燒瓶中加入100mL無水甲醇和(5.0g,32mmol)1,4-環己二酮-乙二醇縮酮,攪拌,通N2保護,待酮溶解于甲醇中后按約3∶1的比例稱取(3.75g,97mmol)NaBH4粉末,并將稱好的NaBH4分批次緩慢加入圓底燒瓶中,攪拌,此過程始終控制溫度為0℃,待加完藥品后移去冰浴并于室溫下繼續攪拌,整個反應溫度控制在30℃以內,用TLC跟蹤反應約還需反應1h,得白色渾濁液。用旋轉蒸發儀分離出甲醇,得白色膏體狀固體,加入食鹽水35mL膏體狀固體全部溶解,再用(3×100mL)AcOEt萃取混合液,然后用旋轉蒸發儀旋干得到無色略有刺激性粘稠液體狀產物1,4-二氧螺環[4,5]癸烷-8-醇(4.95g,收率98.4%,GC檢測含量99.8%)。IR(in KBr)υmax:3400(OH),2935(CH),927(C-O)cm-1;1HNMRδ:3.85(4H,m),3.60(1H,heptet,J=4.6 Hz),1.79(5H,m),1.52(4H,m);13CNMRδ:108.5, 68.4,63.8,31.1,30.9×10-6,所得數據與文獻[4]報道相符。

1.2.2 1,4-二氧螺環[4,5]癸烷-8-醇甲醚的合成

在干燥N2氣氛的保護下,將化合物1,4-二氧螺環[4,5]癸烷-8-醇(2.01g,12.79mmol)溶于25mLTHF溶液中,于0℃加入含NaOH的50mL THF溶液中,攪拌直至不再逸出氫氣為止。然后再慢慢地加入MeI(8.99g,63.4mmol),滴加完畢,拆去冰浴,加熱回流,反應液逐漸由灰色變為乳白色渾濁液,用TLC跟蹤反應,回流12h后冷卻反應液至室溫,加入50mLEt2O,然后再用Et2O(2×50mL)提取得淡黃色溶液。有機相用NaHCO3(2×25mL)和食鹽水(2×10mL)洗滌,然后用無水Na2SO4干燥過夜,于真空條件下移除溶劑得黃色1,4-二氧螺環[4,5]癸烷-8-醇甲醚溶液(1.88g,收率85.9%,GC含量81%)。

1.2.3 4-甲氧基環己酮的合成

由第1.2.2得到的甲醚溶液初品加入到含有催化量p-Ts的H2O(50mL)中,加熱回流,用TLC跟蹤反應直至原料點消失,溶液逐漸由棕黃色變為淡黃色,將混合物冷卻反應液至室溫后用AcOEt(3× 30mL)對溶液進行萃取,合并有機相,有機相用NaHCO3(2×15mL)洗滌,并用無水Na2SO4干燥,真空除去溶劑,剩余物質用柱層析進行提純(hex: AcOEt=4∶1,Rf=0.18)得到淡黃色有刺激性氣味的油狀液體產物4-甲氧基環己酮(1.72g,收率95.9%,含量73.1%),IR(KBr):2940(CH),2820 (CH),17116(C=O),1074(C-O)cm-1;1HNMRδ: 3.61-3.54(m,IH),3.34(s,3H),2.54-2.43(m, 2H),2.22-2.14(m,2H),2.09-1.97(m,2H), 1.915-1.85(m,2H);13CNMRδ:211.0,74.5,56.2, 36.9,39.5。所得數據與文獻[]報道相符。

2 實驗條件的優化

實驗中發現,在本文所述的合成路線中,1.2.2中合成的條件對反應的收率的影響最大,這主要是由于這是由醇經Williason反應合成混合醚,而存在許多的副反應。為了提高收率,本文對此步反應條件進行了詳細研究。

2.1 反應溶劑對反應收率的影響

固定其它條件,考察了不同的反應溶劑對反應收率的影響,所得的結果見表1。

表1 反應溶劑對反應收率的影響

從表1結果可見,反應溶劑的極性對反應的收率有著較大的影響:在所選擇的溶劑中極性順序依次為乙醇>DMF>丙酮?THF,表1中產物的收率和純度也正表現出隨著反應溶劑的極性的減小反應的收率有較大的提高,當用非極性THF作溶劑時反應的后率可達85.9%,相比乙醇提高了34.6%。

2.2 催化劑對反應收率的影響

固定其它條件,考察不同催化劑對反應收率的影響,實驗結果見表2。

表2 催化劑對反應的影響

從表2可見,在這五種催化劑中,氫氧化鉀的催化效果最好,但是相對來說氫氧化鈉的價格便宜,而且這兩種催化劑所得的產物的收率也相差只有0.8%,因此本實驗最終選擇氫氧化鈉為催化劑。

2.3 反應溫度對反應收率的影響

固定其它條件,本文考察了不同的反應溫度對反應收率的影響,所得的結果見圖2。

圖2

從圖2可見,反應溫度對反應也有著顯著的影響,隨著反應溫度的升高,反應的收率逐漸降低,這主要是由于隨著反應溫度的升高,相應的競爭反應越多,導致相應反應收率降低?？梢姳緦嶒炞罴逊磻獪囟葹?℃。

3 結 論

本文以1,4-環己二酮-乙二醇縮酮為起始原料經兩步法合成了4-甲氧基環己酮,通過對各步產物進行IR,1H NM R和13C NM R表征,確證所合成的產物為目標產物。并對由醇經Williason反應合成混合醚的反應條件進行了優化,得到最佳條件為:以THF為溶劑,氫氧化鈉為催化劑,最佳反應溫度為0℃,在此條件下,反應的收率可達85.9%。

[1] C.D.Gw yn,F.I.Thomson,et al,PCT Int.Appl.,2008,83.

[2] D.S.John,M.D.F.Charles,T.R.James,PCT Int.Appl.,2008,84.

[3] K.Takanobu,S.Hiroki,I.Hideyuki,et al.PCT Int.Appl.,2008,1163.

[4] S.Flitsch,G.Grogan,Journal of Organic Chemistry,71(22),2006, 8424.

[5] M.Masew ski,JMackinnon,Canadian Journalof Chemistry,72(7), 1994,1699.

[6] C.Cauletti,G.DiMaio,W.Li,E.Vecchi,et al.Tetrahe-dron,42, 1986,3677.

TQ234.2

A

1003-6490(2010)02-0058-03

2010-04-19

沈玉芳(1972.3-),女,湖北長陽人,華爍科技股份有限公司助理研究員,主要從事化學合成研究。聯系方式:電話13971278536。